KR102465879B1 - 선형성 개선을 위한 바이어스 부스팅 구조를 갖는 파워 증폭 장치 - Google Patents

선형성 개선을 위한 바이어스 부스팅 구조를 갖는 파워 증폭 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 증폭 장치는, 제1 기준전류에 기초해 생성된 바이어스 전류 및 부스트 전류에 기초하여 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 바이어스 회로; 상기 제1 바이어스 전류를 공급받아, 입력단을 통해 입력되는 신호를 증폭하여 제1 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭회로; 제2 바이어스 전류를 생성하는 제2 바이어스 회로; 상기 제2 바이어스 전류를 공급받아, 상기 제1 증폭회로로부터 입력되는 신호를 증폭하여 제2 증폭 신호를 출력하는 제2 증폭회로; 및 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하여 상기 제1 바이어스 회로에 제공하는 바이어스 부스팅 회로; 를 포함하여, 상기 제1 바이어스 회로는, 제1 기준전류에 기초해 생성된 바이어스 전류에 부스트 전류를 더하여 상기 제1 바이어스 전류를 생성한다.

Description

선형성 개선을 위한 바이어스 부스팅 구조를 갖는 파워 증폭 장치{POWER AMPLIFYING APPARATUS HAVING BIAS BOOSTING STRUCTURE FOR IMPROVING LINEARITY}
본 발명은 바이어스 부스팅 기술을 이용하여 선형성을 개선할 수 있는 파워 증폭 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 무선통신 시스템에 대해 점차적으로 광대역화, 멀티미디어화, 지능화의 요구가 증가됨에 따라, 무선통신 시스템에 적용되는 RF 파워 증폭기에 대해 광대역화, 선형성 향상, 지능화에 대한 요구가 증가하고 있다.
최근 RF 파워 증폭기에 대해, 점차적으로 보다 높은 파워 영역에서 선형적 동작이 요구되고 있다.
기존의 2-스테이지 파워 증폭 장치는 파워 증폭회로의 큰 입력 커패시티브 로딩(input capacitive loading)을 구동하기 위한 드라이브 증폭회로와 큰 출력파워를 얻기 위한 파워 증폭회로를 포함할 수 있다. 통상 한 개의 스테이지 기준으로 입력파워가 큰 경우와 작은 경우를 비교해 보면 증폭회로의 바이어스 포인트(bias point)가 다르며, 입력파워가 커지면 커질수록 증폭회로의 트랜지스터의 비선형성에 의해 바이어스 포인트(bias point)가 하강하게 된다.
이러한 바이어스 포인트(bias point)의 하강은 추가적으로 액티브 바이어스(active bias) 회로의 비선형성에 기인한 직류 성분(DC component)에 의해서 자동적으로 보상이 이루어질 수 있다.
그러나, 기존의 2-스테이지 파워 증폭 장치는, 입력파워가 높은 파워 증폭회로에 대해서는 보상이 불필요하지만, 비교적 작은 입력파워로 구동되는 드라이브 증폭회로는 입력파워가 높아질수록 바이어스 포인트(bias point)가 낮아지게 되어 시스템의 선형성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 특히 하이 파워(High power) 영역에서 낮은 바이어스 포인트((bias point)로 구동되는 드라이브 증폭회로는 시스템 전반적인 선형성에 악영향을 미치기 문제점이 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) JP 1995-22857
본 발명의 일 실시 예는, 입력파워가 높아질수록 낮아지는 바이어스 포인트의 보상을 위해, 증폭신호의 고조파 성분의 크기에 기초한 전류를 부스팅시켜 보상 전류로 이용함으로써, 선형성을 개선할 수 있는 파워 증폭 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의해, 제1 기준전류에 기초해 생성된 바이어스 전류 및 부스트 전류에 기초하여 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 바이어스 회로; 상기 제1 바이어스 전류를 공급받아, 입력단을 통해 입력되는 신호를 증폭하여 제1 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭회로; 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하는 바이어스 부스팅 회로; 를 포함하는 파워 증폭 장치가 제안된다.
상기 바이어스 부스팅 회로는, 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 직류 전류로 변환시키고, 상기 직류 전류의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하도록 이루어질 수 있다.
상기 바이어스 부스팅 회로는, 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 추출하는 고조파 추출 회로; 상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분을 정류하는 정류회로; 상기 정류회로에 의해 정류된 신호를 저역 통과시켜 직류 전류를 생성하는 로우패스필터; 및 상기 로우패스필터에서 출력되는 직류 전류를 부스트시켜 상기 부스트 전류를 상기 제1 바이어스 회로에 제공하는 부스트 회로; 를 포함할 수 있다.
상기 고조파 추출 회로는, 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호의 기본 주파수 성분에 병렬 공진 포인트를 형성하여, 상기 기본 주파수 성분을 차단하고 상기 기본 주파수 성분 이외의 고조파 성분을 상기 정류회로로 통과시키는 LC 병렬 공진 회로를 포함할 수 있다.
상기 정류회로는, 다이오드 접속된 트랜지스터를 포함하여, 상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분의 크기가 턴온전압 이상일 경우에 상기 고조파 성분을 전파 정류하도록 이루어질 수 있다.
상기 로우패스필터는, 상기 정류회로의 출력단에 접속된 일단을 갖는 저항; 및 상기 저항의 타단과 접지 사이에 접속된 커패시터; 를 포함할 수 있다.
상기 부스트 회로는, 배터리 전압에 접속된 컬렉터, 상기 로우패스필터로부터 직류 전류를 입력받은 베이스, 상기 직류 전류를 부스트시켜 출력하는 에미터를 갖는 전류 부스트 트랜지스터; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시 예에 의해, 제1 기준전류에 기초해 생성된 바이어스 전류 및 부스트 전류에 기초하여 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 바이어스 회로; 상기 제1 바이어스 전류를 공급받아, 입력단을 통해 입력되는 신호를 증폭하여 제1 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭회로; 제2 바이어스 전류를 생성하는 제2 바이어스 회로; 상기 제2 바이어스 전류를 공급받아, 상기 제1 증폭회로로부터 입력되는 신호를 증폭하여 제2 증폭 신호를 출력하는 제2 증폭회로; 및 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하여 상기 제1 바이어스 회로에 제공하는 바이어스 부스팅 회로; 를 포함하여, 상기 제1 바이어스 회로는, 제1 기준전류에 기초해 생성된 바이어스 전류에 부스트 전류를 더하여 상기 제1 바이어스 전류를 생성하는 파워 증폭 장치가 제안된다.
상기 바이어스 부스팅 회로는, 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 직류 전류로 변환시키고, 상기 직류 전류의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하도록 이루어질 수 있다.
상기 바이어스 부스팅 회로는, 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 추출하는 고조파 추출 회로; 상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분을 정류하는 정류회로; 상기 정류회로에 의해 정류된 신호를 저역 통과시켜 직류 전류를 생성하는 로우패스필터; 및 상기 로우패스필터에서 출력되는 직류 전류를 부스트시켜 상기 부스트 전류를 상기 제1 바이어스 회로에 제공하는 부스트 회로; 를 포함할 수 있다.
상기 고조파 추출 회로는, 상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호의 기본 주파수 성분에 병렬 공진 포인트를 형성하여, 상기 기본 주파수 성분을 차단하고 상기 기본 주파수 성분 이외의 고조파 성분을 상기 정류회로로 통과시키는 LC 병렬 공진 회로를 포함할 수 있다.
상기 정류회로는, 다이오드 접속된 트랜지스터를 포함하여, 상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분의 크기가 턴온전압 이상일 경우에 상기 고조파 성분을 전파 정류하도록 이루어질 수 있다.
상기 로우패스필터는, 상기 정류회로의 출력단에 접속된 일단을 갖는 저항; 및 상기 저항의 타단과 접지 사이에 접속된 커패시터; 를 포함할 수 있다.
상기 부스트 회로는, 배터리 전압에 접속된 컬렉터, 상기 로우패스필터로부터 직류 전류를 입력받은 베이스, 상기 직류 전류를 부스트시켜 출력하는 에미터를 갖는 전류 부스트 트랜지스터; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 증폭회로에서 출력되는 신호에서 기본 주파수 성분 이외의 고조파 성분의 크기에 기초로 생성한 부스트 전류를, 증폭회로의 베이스 바이어스에 추가로 공급함으로써, 출력신호의 파워가 높아지는 경우에도 바이어스 크기가 적정 수준으로 유지될 수 있으며, 이에 따라 증폭회로의 선형성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 증폭 장치의 일 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 증폭 장치의 다른 일 구성 예시도이다.
도 3은 도 2의 파워 증폭 장치의 회로 구성 예시도이다.
도 4는 바이어스 부스팅의 사용 유무에 따른 Vbe-Pout 특성 그래프이다.
이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 증폭 장치의 일 구성 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 증폭 장치는, 제1 바이어스 회로(110), 제1 증폭회로(210), 바이어스 부스팅 회로(300)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 증폭 장치의 다른 일 구성 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 증폭 장치는, 제1 바이어스 회로(110), 제1 증폭회로(210), 제2 바이어스 회로(120), 제2 증폭회로(220), 및 바이어스 부스팅 회로(300)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 바이어스 회로(110)는, 제1 기준전류(Iref1)에 기초해 생성된 바이어스 전류(Ibias) 및 부스트 전류(Iboost)에 기초하여 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 생성할 수 있다.
상기 제1 증폭회로(210)는, 상기 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 공급받아, 입력단(IN)을 통해 입력되는 신호를 증폭하여 제1 증폭 신호를 출력할 수 있다.
상기 제2 바이어스 회로(120)는, 제2 바이어스 전류(Ibias2)를 생성할 수 있다.
상기 제2 증폭회로(220)는, 상기 제2 바이어스 전류(Ibias2)를 공급받아, 상기 제1 증폭회로(210)로부터 입력되는 신호를 증폭하여 제2 증폭 신호를 출력할 수 있다.
한편, 제1 증폭회로(210)와 제2 증폭회로(220)를 포함하는 2-스테이지 파워 증폭 장치에 있어서, 비교적 큰 입력 파워로 구동되는 제2 증폭회로(220)는 액티브 바이어스(active bias) 회로로 동작하여 하강하는 바이어스 포인트(bias point)가 자체적으로 부스팅(boosting)될 수 있지만, 비교적 작은 입력파워로 구동되는 제1 증폭회로(210)는 입력파워가 높아질수록 바이어스 포인트(bias point)가 낮아지게 된다. 특히 하이 파워(High power) 영역에서 낮은 바이어스 포인트((bias point)로 구동되는 제1 증폭회로(210)는 시스템 전반적인 선형성에 악영향을 미치기 때문에, 이에 대한 보상이 필요하다. 본 발명에서는 전술한 단점을 갖는 제1 증폭회로의 바이어스 포인트를 보상할 수 있는 기술을 제안한다.
일 예로, 제1 증폭회로(210)의 하이 파워 동작(high power operation)시, 출력단의 교류(AC) 전류에 기초하여 제1 증폭회로(210)의 베이스 바이어스 전류에 추가로 부스트 전류를 공급하는 경우에는, 출력단의 교류 전류를 주파수 성분 별로 선별하지 않아서 전류 성분의 대부분은 기본파(fundamental) 성분이 될 수 있다. 그 결과, 기본파(Fundamental) 전류를 추출하여 이용하는 경우, 제1 증폭회로(예, 구동 증폭회로)에서 제2 증폭회로(예, 파워 증폭회로)를 구동하는 입력 전류가 낮아질 수 있고, 이에 따라 이득 저하(gain degradation)가 나타나게 되고, 동일한 출력파워를 얻기 위해서는 최초 입력파워의 레벨을 크게 사용하여야 하기 때문에 소모 직류 전류의 증가로 효율 저하를 초래될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서 제안하는 기술에서는 기본파 성분을 제외한 나머지 교류 성분, 예를 들어, 고조파 성분을 추출하고 이 고조파 성분의 크기에 기초하여 바이어스 포인트를 보상하는 기술을 제안한다.
상기 바이어스 부스팅 회로(300)는, 상기 제1 증폭회로(210)에서 출력되는 신호에서 고조파 성분의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류(Iboost)를 생성하여 상기 제1 바이어스 회로(110)에 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 바이어스 회로(110)는, 제1 기준전류(Iref1)에 기초해 생성된 바이어스 전류(Ibias)에 부스트 전류(Iboost)를 더하여 상기 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 생성할 수 있다. 상기 부스트 전류(Iboost)를 생성하는 바이어스 부스팅 회로(300)에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명의 각 도면에 대해, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있고, 각 도면에 대해 가능한 차이점에 대한 사항이 설명될 수 있다.
도 3은 도 2의 파워 증폭 장치의 회로 구성 예시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 증폭회로(210), 상기 제2 증폭회로(220), 상기 제1 바이어스 회로(110), 상기 제2 바이어스 회로(120), 및 상기 바이어스 부스팅 회로(300) 각각에 대한 회로 구성 예를 설명한다.
상기 제1 증폭회로(210)는 제1 바이어스 전류(Ibias1)를 공급받는 베이스를 갖는 복수의 제1 증폭 트랜지스터(Q1)를 포함할 수 있다. 상기 제2 증폭회로(220)는 제2 바이어스 전류(Ibias2)를 공급받는 베이스를 갖는 복수의 제2 증폭 트랜지스터(Q2)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파워 증폭회로는 입력 매칭 회로(IMC),단간 매칭회로(MMC), 및 출력 매칭회로(OMC)를 포함할 수 있다.
상기 입력 매칭 회로(IMC)는 인덕터, 저항을 포함할 수 있다.
상기 단간 매칭회로(MMC)는, 와이어 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 출력 매칭회로(OMC)는, 인덕터, 커패시터, 및 방전보호용 역방향 접속된 다이오드 회로를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 각 회로들 사이에는 DC 블록킹 커패시터가 접속될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 증폭 트랜지스터(Q1), 제2 증폭 트랜지스터(Q2) 각각은 헤테로-접합 바이폴라 트랜지스터(HBT: Hetero-junction Bipolar Transister)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
일 예로, 상기 제1 바이어스 회로(110)는, 제1 기준 전류(Iref1) 단자와 접지 사이에, 직렬로 접속된 저항(R11), 다이오드 접속된 트랜지스터(Q11,Q12), 저항(R12)을 포함할 수 있다. 상기 제1 바이어스 회로(110)는, 배터리 전압(Vbat) 단자에 접속된 컬렉터, 상기 저항(R11)과 상기 다이오드 접속된 트랜지스터(Q11)와의 접속노드에 접속된 베이스, 저항(R13)을 통해 출력단에 접속된 에미터를 갖는 출력 트랜지스터(Q13)를 포함할 수 있다. 상기 제1 기준전류(Iref1), 저항(R11), 트랜지스터(Q11,Q12)에 의해 결정되는 전류(Ib1)는 출력 트랜지스터(Q13)에 의해 증폭되고 증폭된 바이어스 전류(Ibias = Ib1*βQ13, βQ13는 Q13의 전류이득)가 제1 바이어스 회로(110)의 출력측 저항(R13)을 통해 흐른다.
상기 제1 바이어스 회로(110)는, 상기 출력 트랜지스터(Q13)의 베이스에 접속된 커패시터(C11)를 더 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 제1 바이어스 회로(110)는 일 예시를 도시한 것으로, 이에 한정되지 않는다.
일 예로, 상기 제2 바이어스 회로(220)는, 제2 기준 전류(Iref2) 단자와 접지 사이에, 직렬로 접속된 저항(R21), 다이오드 접속된 트랜지스터(Q21,Q22), 저항(R22)을 포함할 수 있다. 상기 제2 바이어스 회로(220)는, 배터리 전압(Vbat) 단자에 접속된 컬렉터, 상기 저항(R21)과 상기 다이오드 접속된 트랜지스터(Q21)와의 접속노드에 접속된 베이스, 저항(R23)을 통해 출력단에 접속된 에미터를 갖는 출력 트랜지스터(Q23)를 포함할 수 있다. 상기 제2 바이어스 회로(220)는, 상기 출력 트랜지스터(Q23)의 베이스에 접속된 커패시터(C21)를 더 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 제2 바이어스 회로(220)는 일 예시를 도시한 것으로, 이에 한정되지 않는다.
상기 바이어스 부스팅 회로(300)는, 상기 제1 증폭회로(210)에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 직류 전류로 변환시키고, 상기 직류 전류의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류(Iboost)를 생성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 예를 들어, 상기 바이어스 부스팅 회로(300)는, 고조파 추출 회로(310), 정류회로(320), 로우패스필터(330), 및 부스트 회로(340)를 포함할 수 있다.
상기 고조파 추출 회로(310)는, 상기 제1 증폭회로(210)에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 추출할 수 있다. 일 예로, 상기 고조파 추출 회로(310)는, LC 병렬 공진 회로를 포함할 수 있다. 상기 LC 병렬 공진 회로는, 상기 제1 증폭회로(210)에서 출력되는 신호의 기본 주파수 성분(fo)에 병렬 공진 포인트를 형성하여, 이 경우 상기 기본 주파수 성분(fo)에 대해 무대한의 임피던스를 가진다. 상기 LC 병렬 공진 회로에 의해 기본 주파수 성분은 통과되지 않고 차단되며 상기 기본 주파수 성분(fo) 이외의 고조파 성분(2fo,3fo)은 상기 정류회로(320)로 통과될 수 있다. 상기 고조파 추출 회로(310)에 의해, 상기 기본 주파수 성분(fo)은 제2 증폭회로에 전달되고, 상기 기본 주파수 성분(fo) 이외의 고조파 성분(2fo,3fo)은 상기 정류회로(320)로 전달될 수 있다.
상기 정류회로(320)는, 상기 고조파 추출 회로(310)에 의해 추출된 고조파 성분을 정류할 수 있다. 일 예로, 상기 정류회로(320)는, 다이오드 접속된 트랜지스터(Q32)를 포함한다. 상기 고조파 추출 회로(310)에 의해 추출된 고조파 성분의 크기가 턴온전압 이상일 경우에 상기 정류회로(320)는 상기 고조파 성분을 전파 정류할 수 있다. 즉, 다이오드 접속된 트랜지스터(Q32)는 베이스와 컬렉터가 다이오드 접속되어 PN 접합 다이오드(junction diode)를 형성하며, 제1 증폭회로(210) 출력단의 교류 전압 스윙(swing)의 평균값이 턴온전압 이상일 경우에는 다이오드 접속된 트랜지스터(Q32)가 턴온되는 하이 파워(high power) 구간에서만 교류 전압 스윙(swing)의 평균값이 정류되어 로우패스필터(330)에 전달(conduction)되고, 그 이하의 출력파워 구간에서는 정류 동작이 수행되지 않는다.
상기 로우패스필터(330)는, 상기 정류회로(320)에 의해 정류된 신호를 저역 통과시켜 직류 전류를 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 로우패스필터(330)는, 상기 정류회로(320)의 출력단에 접속된 일단을 갖는 저항(R32)과, 상기 저항(R32)의 타단과 접지 사이에 접속된 커패시터(C32)를 포함할 수 있다. 이 경우, 저항(R32)과 커패시터(C32)로 구성된 로우패스필터(LPF)(330)는 3dB 대역폭(BW)을 매우 작게 하여, 로우패스필터(LPF)(330)에서 출력되는 성분이 거의 직류(DC)가 되도록 한다.
그리고, 상기 부스트 회로(340)는, 상기 로우패스필터(330)에서 출력되는 직류 전류를 부스트시켜 상기 부스트 전류(Iboost)를 상기 제1 바이어스 회로(110)에 제공할 수 있다. 일 예로, 상기 부스트 회로(340)는, 상기 배터리 전압(Vbat)에 접속된 컬렉터, 상기 로우패스필터(330)로부터 직류 전류를 입력받은 베이스, 상기 직류 전류를 부스트시켜 출력하는 에미터를 갖는 전류 부스트 트랜지스터(Q34)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 로우패스필터(LPF)(330)를 통과한 직류 전류(Ib2)는 부스트 회로(340)의 전류 부스트 트랜지스터(Q34)의 베이스로 인가되고, 그 에미터에서 증폭된 직류의 부스트 전류(Iboost=Ib2*βQ34, βQ34는 Q34의 전류이득)가 제1 바이어스 회로(110)의 출력측 저항(R13)을 통해 흐른다. 결국, 제1 바이어스 회로(110)의 출력측 저항(R13)을 통해서 부스트 전류(Iboost)와 바이어스 전류(Ibias)가 더해져서 제1 바이어스 전류(Ibias1)가 생성되어 상기 제1 증폭회로(210)의 베이스에 공급될 수 있다.
전술한 바와 같이, 비교적 큰 입력파워로 구동될 때 제1 증폭회로(210)의 바이어스 포인트가 하강되는 영역에서 부스트 회로(340)가 동작할 수 있다.
이에 따라 부스트 회로(340)가 동작하는 경우에는 부스트 전류(Iboost=Ibias+Iboost)가 바이어스 전류(Ibias)에 추가되어 제1 바이어스 전류(Ibias1)가 결정되고, 이와 달리, 부스트 회로(340)가 동작하지 않을 경우에는 부스트 전류가 추가되지 않으므로, 바이어스 전류(Ibias)가 제1 바이어스 전류(Ibias1==Ibias)로 결정될 수 있다.
도 4는 바이어스 부스팅의 사용 유무에 따른 Vbe-Pout 특성 그래프이다.
도 4에 도시된 P1은 바이어스 부스팅을 사용하지 않을 경우에 대해, 제1 증폭회로의 바이어스 전안인 베이스-에미터 전압(Vbe)과 제1 증폭회로의 출력파워(Pout)간의 관계를 보이는 그래프이고, P2는 바이어스 부스팅을 사용하는 경우에 대해, 제1 증폭회로의 바이어스 전안인 베이스-에미터 전압(Vbe)과 제1 증폭회로의 출력파워(Pout)간의 관계를 보이는 그래프이다. 즉, P1 및 P2는, 제1 증폭회로의 입력전력을 증가시키면서 제1 증폭회로의 베이스 단자의 DC 전압인 베이스-에미터 전압(Vbe)을 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.
도 4의 P1을 참조하면, 바이어스 부스팅을 사용하지 않을 경우에는 출력파워(Pout)가 증가할수록 베이스-에미터 전압(Vbe)이 떨어지는 것을 알 수 있다. 이에 반해, P2를 참조하면, 바이어스 부스팅을 사용하는 경우에는 출력파워(Pout)가 증가하더라도 제1 증폭회로의 베이스-에미터 전압(Vbe)이 떨어지지 않고 평탄하게 유지됨을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
110: 제1 바이어스 회로
120: 제2 바이어스 회로
210: 제1 증폭회로
220: 제2 증폭회로
300: 바이어스 부스팅 회로
310: 고조파 추출 회로
320: 정류회로
330: 로우패스필터
340: 부스트 회로

Claims (14)

  1. 제1 기준전류에 기초해 생성된 바이어스 전류 및 부스트 전류에 기초하여 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 바이어스 회로;
    상기 제1 바이어스 전류를 공급받아, 입력단을 통해 입력되는 신호를 증폭하여 제1 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭회로;
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 기본파 성분을 제외한 고조파 성분의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하는 바이어스 부스팅 회로;
    를 포함하는 파워 증폭 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 부스팅 회로는,
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 직류 전류로 변환시키고, 상기 직류 전류의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하는
    파워 증폭 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 부스팅 회로는,
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 추출하는 고조파 추출 회로;
    상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분을 정류하는 정류회로;
    상기 정류회로에 의해 정류된 신호를 저역 통과시켜 직류 전류를 생성하는 로우패스필터; 및
    상기 로우패스필터에서 출력되는 직류 전류를 부스트시켜 상기 부스트 전류를 상기 제1 바이어스 회로에 제공하는 부스트 회로;
    를 포함하는 파워 증폭 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고조파 추출 회로는,
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호의 기본 주파수 성분에 병렬 공진 포인트를 형성하여, 상기 기본 주파수 성분을 차단하고 상기 기본 주파수 성분 이외의 고조파 성분을 상기 정류회로로 출력하는 LC 병렬 공진 회로를 포함하는
    파워 증폭 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 정류회로는,
    다이오드 접속된 트랜지스터를 포함하여, 상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분의 크기가 턴온전압 이상일 경우에 상기 고조파 성분을 전파 정류하는
    파워 증폭 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 로우패스필터는,
    상기 정류회로의 출력단에 접속된 일단을 갖는 저항; 및
    상기 저항의 타단과 접지 사이에 접속된 커패시터;
    를 포함하는 파워 증폭 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 부스트 회로는,
    배터리 전압에 접속된 컬렉터, 상기 로우패스필터로부터 직류 전류를 입력받은 베이스, 상기 직류 전류를 부스트시켜 출력하는 에미터를 갖는 전류 부스트 트랜지스터; 를 포함하는
    파워 증폭 장치.
  8. 제1 기준전류에 기초해 생성된 바이어스 전류 및 부스트 전류에 기초하여 제1 바이어스 전류를 생성하는 제1 바이어스 회로;
    상기 제1 바이어스 전류를 공급받아, 입력단을 통해 입력되는 신호를 증폭하여 제1 증폭 신호를 출력하는 제1 증폭회로;
    제2 바이어스 전류를 생성하는 제2 바이어스 회로;
    상기 제2 바이어스 전류를 공급받아, 상기 제1 증폭회로로부터 입력되는 신호를 증폭하여 제2 증폭 신호를 출력하는 제2 증폭회로; 및
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하여 상기 제1 바이어스 회로에 제공하는 바이어스 부스팅 회로; 를 포함하여,
    상기 제1 바이어스 회로는,
    제1 기준전류에 기초해 생성된 상기 바이어스 전류에 상기 부스트 전류를 더하여 상기 제1 바이어스 전류를 생성하는
    파워 증폭 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 바이어스 부스팅 회로는,
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 직류 전류로 변환시키고, 상기 직류 전류의 크기에 기초하여 상기 부스트 전류를 생성하는
    파워 증폭 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 바이어스 부스팅 회로는,
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호에서 고조파 성분을 추출하는 고조파 추출 회로;
    상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분을 정류하는 정류회로;
    상기 정류회로에 의해 정류된 신호를 저역 통과시켜 직류 전류를 생성하는 로우패스필터; 및
    상기 로우패스필터에서 출력되는 직류 전류를 부스트시켜 상기 부스트 전류를 상기 제1 바이어스 회로에 제공하는 부스트 회로;
    를 포함하는 파워 증폭 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 고조파 추출 회로는,
    상기 제1 증폭회로에서 출력되는 신호의 기본 주파수 성분에 병렬 공진 포인트를 형성하여, 상기 기본 주파수 성분을 차단하고 상기 기본 주파수 성분 이외의 고조파 성분을 상기 정류회로로 출력하는 LC 병렬 공진 회로를 포함하는
    파워 증폭 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 정류회로는,
    다이오드 접속된 트랜지스터를 포함하여, 상기 고조파 추출 회로에 의해 추출된 고조파 성분의 크기가 턴온전압 이상일 경우에 상기 고조파 성분을 전파 정류하는
    파워 증폭 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 로우패스필터는,
    상기 정류회로의 출력단에 접속된 일단을 갖는 저항; 및
    상기 저항의 타단과 접지 사이에 접속된 커패시터;
    를 포함하는 파워 증폭 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 부스트 회로는,
    배터리 전압에 접속된 커렉터, 상기 로우패스필터로부터 직류 전류를 입력받은 베이스, 상기 직류 전류를 부스트시켜 출력하는 에미터를 갖는 전류 부스트 트랜지스터; 를 포함하는
    파워 증폭 장치.
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